Miernik mocy na bazie AD8307 i arduino - oprogramowanie wg. G4WNC
Schemat sondy:
Widok sondy:
Moduł arduino i wyświetlacz:
Jak to wszystko działa?
Układ AD8307 konwertuje moc wejściową w.cz. na proporcjonalne napięcie DC, więc rolą arduino w tym projekcie jest dokładne mierzenie napięcie od około 200mV (zwanego napięciem przechwycenia), a następnie przeliczenie na moc w dBm i watach. Zakres napięcia wyjściowego z układu AD8307 wynosi od 200mV do prawie 2,5V.
AD8307, to kompletny, wielostopniowy wzmacniacz logarytmiczny o zakresie –75dBm do +17dBm, czyli zakres dynamiki to 92dB.
2,5V-0,2V = 2,3V jest to nasz zakres pomiarowy. Z karty katalogowej wynika, że przyrost o 1dBm to 0,025V na pinie wyjściowym AD czyli 92db x 0,025 = 2,3V pokrywa się z naszym zakresem mierzonym przez arduino. W celu uzyskania dokładnego pomiaru zastosowałem napięcie odniesienia 2,5V. Na pinie REF jako napięcie odniesienia zastosowałem LM431.
Nominalne przechwycenie dla AD8307 wynosi (intercept-84dBm) i (-44dBm z tłumikiem mocy 40dB).
Jako, że nachylenie dla AD8307 wynosi 25mV na decybel, więc zmiana poziomy sygnału na wejściu o 20dB powoduje zmianę napięcia wyjściowego (0.025 × 20) = 0.5V.
Nachylenie przeliczane jest na 1V czyli (Zmiana napięcia / napięcia dBm). W tym przypadku, wartość nominalna wynosi 40 (1 ÷ 0,025). Przechwytywanie i nachylenie jest niezbędne do obliczania mocy w dBm dowolnego sygnału w zakresie pomiarowym.
Zastosowana prosta formuła:
moc (dBm) = (nachylenie × napięcie wyjście) - przechwycenie.
W naszym przypadku mamy dwa różne odczyty pierwszy przy przechwytywaniu –84dBm, drugi z tłumikiem 40dB w torze sygnału więc przechwytywanie zmienia się z -84dBm
na -44dBm.
Rola Arduino
Proces obliczeniowy w szkicu.
analogReference(EXTERNAL); informacja dla arduino o napięciu referencyjnym
Pierwszym zadaniem jest odczytanie napięcia z ADC:
value = analogRead (inpAD); Tu odczytujemy napięcie i zapisujemy je jako wartość zmiennej.
Napięcie z ADC jest tylko liczbą z zakresu od 0 do 1023, więc musimy ją przekonwertować do prawdziwego napięcia.
vout = (value * 2,5) / 1023;
Następnie musimy przeliczyć napięcie na dBm przy użyciu nachylenia i przechwycenia.
powerdB = (slope*vout) - intercept;
Na koniec musimy konwertować z dBm na W:
pWatts = pow (10.0, (powerdB -30) /10.0;
Dodatkowo w pliku wsadowym umieściłem niezbędne dane do wizualizacji poziomu sygnału RF w postaci linijki (bar graph).
Jak poprawić dokładności odczytu naszego miernika?
Są trzy rzeczy, które muszą być zrobione aby poprawić ogólną dokładność pomiaru. Pierwszym jest zmierzenie konwersji AD8307:
Aby to zrobić, musimy podać sygnał RF i zapisać (AD8307) odczyt w Arduino.
Teraz zmieniamy poziom sygnał RF za pomocą tłumika o znanym tłumieniu np.: - 20dB.
Odczytujemy napięcie AD8307. Nachylenie jest obliczane przez podział wartość tłumika przez pierwszy i drugi odczyt napięcia wyjściowego. Powinniśmy otrzymać wartość bliską 40. Ale wpisujemy do programu taką jaką uzyskaliśmy.
Następnie mierzymy wartość napięcia referencyjnego 2,5 V (napięcia odniesienia z dokładnym woltomierzem trzy miejsca po przecinku) i ta zmierzona wartość powinna być wpisana do programu.
Materiały dodatkowe (wsad do arduino, widok ścieżek) dostępne są w dziale Pliki -> Warsztat > Miernik mocy SP8MCE
Janusz, SP8MCE
Prawa autorskie © SP-QRP Wszystkie prawa zastrzeżone.
Główne
Strony
Info
Zasoby
